Descripción y contextualización de la asignatura

Durante muchos años, el análisis de las plantas de energía o de procesos industriales se ha venido haciendo únicamente, atendiendo a criterios energéticos, basados en el primer principio de la Termodinámica. Ese planteamiento, aun siendo interesante, resulta insuficiente, ya que no distingue entre las diferentes calidades de la energía. Resulta necesario el uso de un enfoque más amplio, basado en la combinación del primer y segundo principio de la Termodinámica, es decir, basado en la variable termodinámica exergía.



La ventaja fundamental de estos análisis exergéticos, radica en que la exergía constituye una referencia común a todo tipo de energías, permitiendo diferenciar su calidad e identificar aquellos equipos, procesos, o sistemas menos eficientes, donde se producen las mayores irreversibilidades (destrucciones de exergía). Esa identificación se puede lograr de manera muy sencilla, mediante la definición de unos costes exergéticos, que permitan “valorar” cada flujo en una planta. Traduciendo esos costes exergéticos a costes termoeconómicos, se dispone de una herramienta muy útil para el diseño y optimización de procesos, facilitando asimismo la toma de decisiones ante una nueva inversión. La disciplina que aborda todos estos aspectos es la Termoeconomía.



Por ello, en la asignatura TERMOECONOMIA se desarrollan todos los aspectos relativos al análisis exergético, el cálculo de los costes exergéticos y termoeconómicos, y su relación con el medio ambiente, como posible indicador de la sostenibilidad de un proceso o planta.



Para esta asignatura, se parte de la idea de que el alumnado ha adquirido durante el grado una base sólida en Termodinámica y Mecánica de Fluidos (ambas de 2º curso) y de Ingeniería Térmica (de 4º curso). Igualmente, resulta conveniente haber aprobado las asignaturas de primer curso del Master: Motores e Instalaciones Térmicas y Motores térmicos basados en turbomáquinas.

Esta asignatura, permite abordar con un enfoque completo las asignaturas del segundo curso en la especialidad Ingeniería Termoenergética: Centrales termoeléctricas, Plantas de Cogeneración, Instalaciones de refrigeración e Instalaciones de Climatización y Ventilación.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

El sistema de evaluación es mixto correspondiendo un 40% de la nota final a la evaluación continuada (Seminario + Informe Práctico).



NOTA FINAL:

- PRUEBA ESCRITA (60%)

- INFORME DEL CASO PRÁCTICO (30%)

- PRESENTACIÓN SEMINARIO (10 %)



REQUISITO MÍNIMO: Para aprobar la asignatura en la prueba escrita a desarrollar habrá que obtener un mínimo del 50%. En actas aparecerá la nota de la prueba escrita en caso de no llegar al mínimo requerido.



RÚBRICA: El alumnado que no entregue la rúbrica para evaluar el trabajo en grupo, tendrá una penalización de 0,5 puntos. Así mismo, tendrá una penalización en la nota de grupo en base a la puntuación obtenida en dicha rúbrica:

· No se le penalizará si obtiene más de un 5.

· Se le restará 0,5 puntos si obtiene entre un 3 y un 5 (ambos inclusive)

· Se le restará 1 punto si obtiene menos de un 3.



RENUNCIA: Para renunciar a la convocatoria ordinaria bastará con no presentarse a la prueba escrita.



EVALUACIÓN FINAL: En algunos casos específicos (ver el apartado observaciones) existe la posibilidad de poder acogerse al sistema de evaluación final. En este sistema el formato de prueba escrita es igual al de la convocatoria ordinaria. Además se añade la realización de un informe (30% de la nota final) sobre el análisis termoeconómico de un caso práctico, que deberá ser expuesto oralmente (10% de la nota final). Las fechas de entrega del informe y de la exposición oral serán decididas por el profesor.



EVALUACIÓN FINAL: La persona que se quiera acoger al sistema de evaluación final renunciando así al sistema de evaluación continua, debe notificarlo por escrito a la persona coordinadora de la asignatura antes de que hayan transcurrido 2 semanas desde el inicio de la asignatura. En este sistema el formato de prueba escrita es igual al de la convocatoria ordinaria. Además se añade la realización de un informe (30% de la nota final) sobre el análisis termoeconómico de un caso práctico, que deberá ser expuesto oralmente (10% de la nota final). Las fechas de entrega del informe y de la exposición oral serán decididas por el profesor.



CRITERIOS DE EVALUACIÓN:



PRUEBA ESCRITA

- Aplicación de los conceptos básicos

- Escribir correctamente las fórmulas

- Desarrollos matemáticos y obtención de resultados

- Evaluación crítica de los resultados obtenidos



INFORME DEL CASO PRÁCTICO:

- Plazos de entrega y formato adecuados

- Correcta realización de los balances de masa, energía y exergía en los diferentes equipos.

- Determinación de los rendimientos energéticos y exergéticos de la planta.

- Correcta aplicación de las premisas de la termoeconomía y determinación de los costes unitarios.

- Propuestas de mejoras y conclusiones adecuadas en el informe.



PRESENTACIÓN SEMINARIO:

- Formato y duración de la presentación

- Contenido de la presentación

- Exposición oral de la presentación



ACTIVIDADES EN GRUPO:

- Contribución y participación en los trabajos

- Actitud colaborativa positiva

- Asistencia y puntualidad a las reuniones

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Las condiciones son las mismas que en la convocatoria ordinaria, pero la convocatoria extraordinaria consta sólo de la prueba escrita. Para obtener la nota final a la prueba escrita se le suma las calificaciones obtenidas con el informe del caso práctico y el Seminario. Las notas del Informe Práctico y Seminario se guardarán durante el curso pero en ningún caso para el curso siguiente.



Si algún estudiante no ha superado la parte de evaluación continua (menos del 50 % en la nota del Informe Práctico + Seminario), y quisiera repetir esa parte, deberá ponerse en contacto con el coordinador de la asignatura con al menos 2 semanas de antelación sobre la fecha de la prueba escrita de la convocatoria extraordinaria. En tal caso, la parte de la evaluación continua consistirá en la realización de un informe (30% de la nota final) sobre el análisis termoeconómico de un caso práctico, que deberá ser expuesto oralmente (10% de la nota final). Las fechas de entrega del informe y de la exposición oral serán decididas por el profesor.

Temario

En esta asignatura se utilizan diversas metodologías, dependiendo de la modalidad de enseñanza:



En las clases Magistrales, mediante una presentación en Power Point se explica al alumnado el contenido teórico de cada uno de los temas, planteando diferentes cuestiones sobre el tema en cuestión. Para asimilar el contenido teórico, en las GA se realizan 2-3 ejercicios que pueden ser resueltos por parte del docente, de algún alumno que salga a la pizarra o incluso trabajando en grupos reducidos.



El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes tareas planteadas:



TAREA 1: En cada tema se proponen algunos ejercicios para que el alumnado trabaje de manera autónoma o cooperativa y así amplíe la colección de problemas resueltos. Se facilitan los resultados de los problemas. Para la resolución de estos problemas, el alumnado utilizará el programa informático EES y/o las tablas de propiedades termodinámicas.

TAREA 2: Se analiza un caso práctico basado en una planta de proceso industrial o en una planta de generación de energía real. Estos casos se asignarán por sorteo. Toda la información de partida necesaria así como los objetivos y alcance del trabajo estarán disponibles en eGELA. A partir de esa información el alumnado en grupos de 2-3 personas deberá realizar los cálculos pertinentes (mediante el uso del programa EES) y entregar el informe correspondiente.

TAREA 3: En grupos de varias personas, se hará una exposición oral apoyándose en una presentación PowerPoint sobre el caso real analizado en la Tarea 2.

TAREA 4: Resolver problemas de examen planteados en cursos anteriores. El docente facilita en eGELA los enunciados y también su resolución. Algunos de estos problemas se desarrollan en clase.

TAREA 5: Desarrollar de forma individual los problemas de la prueba escrita relacionados con el análisis exergético y la termoeconomía.

TAREA 6: Rellenar una rúbrica para evaluar el trabajo en grupo llevado a cabo en el Informe del caso práctico y S por parte de los compañeros.







El planteamiento de la asignatura de TERMOECONOMIA se ha llevado a cabo basándose en el siguiente temario:



TEMA 1. - INTRODUCCIÓN.

TEMA 2. - CONCEPTO DE EXERGÍA.

TEMA 3. - CALCULO DE EXERGÍA FÍSICA Y EXERGÍA QUÍMICA.

TEMA 4. - ANÁLISIS EXERGETICO Y ANÁLISIS FUNCIONAL DE PROCESOS INDUSTRIALES.

TEMA 5. - EL COSTE EXERGÉTICO Y EL COSTE TERMOECONÓMICO.

TEMA 6. - LA TEORÍA DEL COSTE EXERGÉTICO.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

- Materiales que se publicarán a lo largo del curso en la plataforma virtual eGELA (power points, ejercicios, enunciados, informes, rúbricas, ...)



- EES Engineering Equation Solver. Estará disponible en los centros de cálculo de la escuela. Si el distribuidor lo permite, se podrá descargar a través de la plataforma virtual eGELA.

Bibliografía básica

1. Kotas T.J. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, Butterworth, 1985.

2. Szargut J. et al, Exergy Analysis if Thermal, Chemical and Metallurgical Processess, Hemisphere.

3. Lozano M.A., Valero A., Apuntes de Termoeconomía, Área de Máquinas y Motores Térmicos, Universidad de Zaragoza, 1990.

4. J M Sala, Termodinámica de Fluidos y el Método de Análisis Exergético, Universidad del País Vasco, 1987.

5. Bejan A., Advanced Engineering Thermodynamics, J Wiley, 1988.

6. Papalambros P.Y. Wilde D.J., Principles of Optimal Design-Modeling and Computation, Cambridge University Press, 1988.

7. Bejan A., Tsatsaronis G., Moran M., Thermal Design and Optimization, J Wiley, 1996.

Revistas

1. International Journal of Exergy



2. Energy



3. Energy Policy



4. Energy Conversion and management



5. Applied Energy



6. International Journal of Thermodynamics



7. Energy and Buildings



8. International Journal of Energy Research

Enlaces

American Center for Life Cycle Assessment (ACLCA): www.aclca.org



American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning: www.ashrae.org



International Energy Agency: http://www.iea.org